Разработка автоматизированной системы для измерения и контроля угла развала

 

Рис.3.2.2 Функциональная схема E-154

 

Назначение и основные потребительские свойства.

Е-154 - это USB-устройство на основе 32-битного ARM-микроконтроллера AT91SAM7S64 корпорации Atmel.

АЦП 12 бит, 120 кГц, с коммутатором на 8 однофазных входов (с общей землёй), поддиапазоны ±5 В, ±1.6 В, ±0.5 В, ±0.16 В. Гибкие возможности задания количества опрашиваемых каналов, последовательности опроса каналов, поддиапазона на каждом канале, частоты АЦП.

ЦАП±5 В,±10мА.

8-цифровых выходов, совместимых с TTL 5В с программным управлением разрешения выхода.

8-цифровых входов-выходов (непосредственно порты ARM-микроконтроллера), совместимых с TTL 5В, CMOS 5/3.3 В, с возможностью программной переконфигурации на любые альтернативные функции ввода-вывода, поддерживаемые ARM-микроконтроллером (в базовом варианте ПО эти линии используются как входы общего назначения).

Выходы для питания маломощных внешних устройств +5В, +З.ЗВ,

±8В.

Открытость архитектуры Е-154 (низкоуровневое описание и программные коды на "С" с комментариями для ARM предоставляются) с возможностью пользовательского низкоуровнего программирования ARM. Возможность обновления программы через USB и непосредственного программирования ARM через JTAG. (JTAG-программатор в комплект поставки не входит).

Возможность использования Е-154 в качестве автономного устройства управления (без USB при подаче внешнего питания +5 В), а также в качестве встраиваемого модуля в случае использования Е-154 без корпуса.

Возможность использования Е-154 в качестве комплекта для обучения низкоуровневому программированию ARM и программированию приложений для USB.

Малый габарит корпуса 90 х 65 х 36 мм.

Спецификации

В данных спецификациях приведены, главным образом, рабочие 
характеристики Е-154. АЦП 

Параметр, характеристика	Значение, описание
Разрядность АЦП	12 бит
Максимальная частота преобразования АЦП	120 кГц
Количество входов АЦП	8 коммутируемых входов
Тип входа АЦП	однофазный (с общей землей) вход напряжения
Диапазон входного сигнала	±5В
Поддиапазоны входного сигнала	±5В,± 1.6 В, ±0.5 В, ±0.16 В (программируются независимо для каждого канала)
Типичное соотношение сигнал-шумп, измеренное на синусоидальном сигнале 1 кГц на поддиапазоне
±5В	70 дБ
± 1.6 В	70 дБ
±0.5 В	69 дБ
±0.16 В	68 дБ
Основная приведенная погрешность измерения напряжения постоянного тока на поддиапазоне:
±5В	±0,1%
± 1.6 В	±0,2%
±0.5 В	±0,2%
±0.16 В	±0,5%
Основная приведенная погрешность измерения напряжения переменного тока в диапазоне частоты входных сигналов:
~ От 0,02 кГц до (9/N) кГц при частоте преобразования АЦП 20 кГц (где N ~ количество опрашиваемых измерительных каналов)	±1,0%
— От 0,02 кГц до (59/N) кГц при частоте преобразования АЦП 120 кГц (где N — количество опрашиваемых измерительных каналов)	±2,0%
Межканальное прохождение при сопротивлении источника сигнала 50 Ом, при частоте преобразования АЦП 120 кГц, в 2-х канальном режиме, в одинаковых поддиапазонах, установленных для каждого канала

 

Параметр, характеристика		Значение, описание
±5В		-100 дБ (на постоянном токе) -80 дБ (на частоте 1 кГц)
± 1.6 В		-100 дБ (на постоянном токе) -75 дБ (на частоте 1 кГц)
±0.5 В		-95дБ (на постоянном токе) -70 дБ (на частоте 1 (КГц)
± 0.16В	-90 дБ (на постоянном токе) -70 дБ (на частоте 1 кГц)
Входное сопротивление в одноканальном режиме	более 20 МОм
Собственный входной ток в одноканальном режиме	30 рА (типичное значение)
Защита входов	± 10В
ЦАП
Параметр, характеристика			Значение, описание
Разрядность			8 бит
Диапазон			±5В
Выходное сопротивление			18 Ом
Основная приведенная погрешность воспроизведения напряжения постоянного тока			±2%
Время установления 15			10 мс
Выходной ток			± 10 мА
Устойчивость к короткому замыканию выхода			кратковременная, не более 5с
Цифровые линии
Параметр, характеристика			Значение, описание
Количество цифровых линий
- ввода общего назначения или альтернативного ввода-вывода			8
- вывода общего назначения			8
Ток выходных линий			8мА
Физические свойства
Параметр, характеристика	Значение, описание
Габаритные размеры корпуса (без выступающих частей разъемов)	90x65x35 мм
Масса	120 г
Тип сигнального разъёма	DRB-37M (блочная часть) DB-37F (кабельная часть - в комплекте поставки)
Тип разъема USB	DUSB-BRA42-T11
Наработка на отказ	Не менее 40000 часов
Срок службы	10 лет

Условия окружающей среды:

Модуль Е-154 предназначен для использования в условиях в соответствии с требованиями ГОСТ 22261 (группа 3, с расширенным диапазоном температур). Модуль не должен подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков. Модуль не должен располагаться вблизи источников сильных электромагнитных помех, а также в помещениях, насыщенных взрывоопасными и едкими химическими соединениями.

 

Параметр,	Значение, описание
характеристика
Нормальные условия
Температура окружающего	+20± 5оС
воздуха
Относительная влажность	30...80%
воздуха
Атмосферное давление	630...795 мм рт. ст.
Рабочие условия
Температура окружающего	+5... + 55оС
воздуха
Относительная влажность	До 90% при температуре +25оС
воздуха
Условия хранения
Температура окружающего	0... + 40оС
воздуха
Относительная влажность	До 80% при температуре +35оС без конденсации влаги
воздуха
Прочие	Отсутствие в воздухе пыли, паров кислот, щелочей, а также газов, вызывающих коррозию
Условия транспортирования
Температура окружающего	-20... + 55оС
воздуха
Относительная влажность	Не более 95% при температуре +25оС
воздуха
Прочие	Все виды транспорта при условии защиты от прямого попадания атмосферных осадков

Структурная схема автоматизированной измерительной системы будет выглядеть, как показано на рис. 3.2.3.

Рис. 3.2.3. Структурная схема АИС

Таким образом, для автоматизации измерения был датчик твердости типа D (сменное ударное устройство типа D) с выходным сигналом 0-10 В. Используется модуль Е-154, на который подается напряжение. Модуль имеет однофазный (с общей землей) вход АЦП. Затем с выхода модуля Е-154 подается сигнал на ЭВМ.

 

 

4. Моделирование автоматизированной измерительной системы в LabVIEW

 

4.1 Разработка панели виртуального прибора

 

Панель виртуального прибора (рис. 4.1.1) разработана на основе программно-аппаратного комплекса LabVIEW. Данная панель состоит из регулятора твердости. Также на лицевой панели имеется таблица, в которой указываются все значения, полученные в ходе измерения.

 

Рис. 4.1.1 Панель виртуального прибора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Разработка блок-схемы виртуального прибора

 

 

Рис. 4.2.1. Блок-схема виртуального прибора

 

Симулированный сигнал подаётся на Greate Histogram, Spectral Measurements и Mask and Limit Testing, обработанные данные поступают на графический дисплей. В результате подачи сигнала на Build Table мы получаем результаты измерений в виде таблицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Заключение

 

В данной курсовой работе в качестве объекта исследования была выбрана угол развала мостов автомобилей. Кроме того, исходя из полученных данных, был выбран изображения DSP500, применяемый для измерения угла развала автомобиля, и многофункциональный USB-модуль АЦП/ЦАП Е-154. Также было разработано программное обеспечение на основе Lab VIEW